上世紀60年代初,汽巴率先研發出苯並**紫外線吸收劑TinuVin P,開啟了苯並**結構產品的快速發展之路。 該類產品吸收波長範圍廣(300-380nm),具有高摩爾消光係數、抗變色、耐油、低毒、低揮發性、與聚合物相容性好等特點,廣泛應用於各種塗料和塑料製品中,在紫外線吸收劑中占有優勢地位。
雖然70年代受阻胺光穩定劑的發展對苯並**紫外線吸收劑市場造成了衝擊,但其消費量仍在逐年增加。 這是因為受阻胺光穩定劑雖然效能突出,但由於是鹼性的,在一些酸性體系中,尤其是酸性塗料體系中,仍然具有絕對的優勢。
苯並**紫外線吸收劑的作用機理與二苯甲酮相似,也就是將光的能量轉化為無害的能量,通過質子轉移釋放出來。 吸收光子後,電子雲密度從苯基的氧原子向氮原子轉移,由於氮比氧更鹼性,質子會從氧原子轉移到氮原子,然後通過中間體的內部轉換實現能量轉換。
苯並**紫外線吸收劑的合成主要是先通過合成中間偶氮,然後將中間偶氮還原成閉環進入最終產品,其化學結構與偶氮染料相似。 從理論上講,在偶氮染料的結構中引入雜原子可以改變共軛體系的吸收(供體)性質,從而影響其光譜吸收效能。 大多數雜環偶氮染料的摩爾消光係數明顯高於結構相似的苯環偶氮染料。
通過在苯並**的鄰羥基上引入各種取代基,如5位氯取代基和3'位和5位烷基取代基,可以誘導透射光譜的紅移,並增加摩爾消光係數。 例如,通過用氯取代UV-P中苯並**-5-位的氫原子,與不含氯的UV-P相比,吸收峰紅移,表明基態和激發態之間的能量降低,摩爾消光係數略有增加,有利於紫外光的吸收。
隨著高分子材料應用領域的不斷擴大,對光老化的要求也越來越高,因此對紫外線吸收劑的要求也越來越高。 目前,苯並**紫外線吸收劑的主要發展方向包括高分子量定量、多功能分組和反應性。
在聚合物定量方面,UV-360可以通過將兩個分子與分子中含有8個碳原子的長鏈化合物UV-329連線在一起來製備。UV-329的熔點為101-106,而UV-360的熔點為195,這種高分子量定量方法可以提高苯並**紫外線吸收劑的溶解度和熱穩定性,從而更好地滿足高分子材料對紫外線防護的需求。
在多功能分組方面,研究人員正在探索將其他官能團引入苯並**結構。 例如,將含有環氧、羧酸、胺基等官能團的官能團引入苯並**分子中,可以使紫外線吸收劑具有更多的應用特性,如交聯能力、抗氧化效能等。
反應性苯並**紫外線吸收劑是一種特殊型別的苯並**化合物,可以與聚合物體系中的反應性基團發生反應。 這種紫外線吸收劑可以作為共聚單體引入聚合物分子鏈中,也可以通過交聯反應固定在聚合物表面,從而提高紫外線吸收劑在聚合物體系中的穩定性和耐久性。
此外,環境和健康問題也推動了苯並**紫外線吸收劑的研發。 研究人員正在努力開發更環保的紫外線吸收劑,以取代一些具有潛在環境風險的化合物。
總的來說,苯並**紫外線吸收劑在高分子材料中的應用潛力巨大,隨著材料效能要求的提高和環境健康意識的增強,紫外線吸收劑的研發方向將更加多樣化和環保。